RU2669957C1 - Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия - Google Patents
Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2669957C1 RU2669957C1 RU2017113260A RU2017113260A RU2669957C1 RU 2669957 C1 RU2669957 C1 RU 2669957C1 RU 2017113260 A RU2017113260 A RU 2017113260A RU 2017113260 A RU2017113260 A RU 2017113260A RU 2669957 C1 RU2669957 C1 RU 2669957C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- finished product
- deformed semi
- rolling
- deformed
- melt
- Prior art date
Links
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 16
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 8
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 7
- 210000004443 dendritic cell Anatomy 0.000 claims abstract description 7
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 5
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 33
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 29
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 15
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 9
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 6
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 6
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 4
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 8
- 229910018580 Al—Zr Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
- C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
- B21B2003/001—Aluminium or its alloys
Abstract
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения деформированных полуфабрикатов в виде профилей различного сечения. Способ получения деформированного полуфабриката из сплава на основе алюминия включает приготовление расплава на основе алюминия, содержащего железо и по меньшей мере один легирующий элемент, выбранный из группы, содержащей цирконий, кремний, магний, медь, скандий, стронций, марганец и никель, получение литой заготовки непрерывной длины путем кристаллизации расплава со скоростью охлаждения, обеспечивающей формирование литой структуры с размером дендритной ячейки не более 60 мкм, горячую прокатку литой заготовки до получения деформированного полуфабриката конечного или промежуточного сечения при начальной температуре заготовки не выше 520°C со степенью деформации до 60%, при этом получают деформированный полуфабрикат со структурой, представляющей собой алюминиевую матрицу с распределенными в ней по меньшей мере одним выбранным легирующим элементом и эвтектическими частицами с поперечным размером не более 3 мкм. Способ обеспечивает совокупный высокий уровень физико-механических характеристик, в частности высокий уровень относительного удлинения не ниже 10%, временного сопротивления разрыву и высокого уровня проводимости, за один технологический этап производства. 8 з.п. ф-лы, 7 табл., 6 пр.
Description
Область техники
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения деформированных полуфабрикатов в виде профилей различного сечения, прутков, сортового проката, в том числе катанки и других полуфабрикатов из технического алюминия и сплавов на его основе. Деформированные полуфабрикаты могут быть использованы в электротехнике при производстве проводниковой продукции, для получения сварочной проволоки, строительстве и других применений.
Предшествующий уровень техники
Для производства изделий из деформируемых алюминиевых сплавов используются различные способы получения деформируемых полуфабрикатов, при прочих равных условиях определяющие конечный уровень механических свойств. При этом стремление достичь совокупно высокого уровня различных физико-механических характеристик не всегда удается, в частности, при достижении высокого уровня прочностных свойств обычно достигается низкий уровень пластичности и наоборот.
При производстве алюминиевой катанки наибольшее распространение получил способ непрерывной разливки литой заготовки, прокатки этой заготовки в катанку и последующей смотки в бухту. Способ широко используется для производства катанки электротехнического назначения, в частности из технического алюминия, Al-Zr сплавов, сплавов групп 1xxx, 8ххх и 6ххх серий. Основными производителями оборудования этого типа являются ВНИИМЕТМАШ (http://vniimetmash.com) и Properzi (http://www.properzi.com). Основным преимуществом этого оборудования, прежде всего, является высокая производительность при производстве катанки. Среди недостатков данного способа следует выделить:
1) схема деформации прокаткой не позволяет производить сложнопрофильные изделия (в частности уголки и другие полуфабрикаты с несимметричным сечением);
2) при использовании только прокатки обычно не удается достичь высоких значений относительного удлинения, а для повышения относительного удлинения требуется применение дополнительной операции термической обработки.
Кроме того, за один цикл при горячей прокатке обычно невозможно осуществить большие однократные деформации, что требует последовательной установки очагов деформации, в частности использованию многовалковых станов, что требует отведения больших производственных площадей под оборудование.
Известен другой способ производства алюминиевых сплавов и метод их получения отраженный в патенте компании Alcoa US 20130334091 A1. Способ непрерывного литья полосы и термической обработки включает следующие основные операции: непрерывное литье полосы, прокатка до конечной или промежуточной полосы и далее закалка. Для достижения заданного уровня характеристик в предложенном способе предусматривается обязательная термическая обработка деформированных полуфабрикатов, в частности прокатанной ленты, что в некоторых случаях усложняет производственный процесс.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения проволоки, отраженный в патенте US 3934446. Способ предусматривает непрерывный процесс получения проволоки с использованием совмещенных этапов: прокатки заготовки и ее последующего прессования. Среди недостатков предложенного изобретения следует отметить отсутствие технологических параметров (температура заготовки, степени деформаций другие), обеспечивающие достижение необходимого уровня физико-механических характеристик.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей изобретения является создание нового способа получения деформируемых полуфабрикатов, обеспечивающего на деформированных алюминиевых сплавах, легированных железом и, по меньшей мере, одним элементов из группы: цирконием, кремнием, магнием, никелем, медью и скандием - совокупный высокий уровень физико-механических характеристик, в частности, высокий уровень относительного удлинения (не ниже 10%), временного сопротивления разрыву и высокого уровня проводимости.
Техническим результатом является решение поставленной задачи -достижение совокупного уровня физико-механических характеристик за один технологический этап производства, без использования многостадийных этапов производства, таких как, отдельной операции производства бухты, ее закалки или отжига.
Решение поставленной задачи и достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что предложен способ получения деформированных полуфабрикатов из сплава на основе алюминия, включающий следующие стадии:
а) приготовление расплава на основе алюминия, содержащего железо и по меньшей мере один легирующий элемент, выбранный из группы, содержащей цирконий, кремний, магний, медь, скандий, стронций, марганец и никель;
б) получение литой заготовки непрерывной длины путем кристаллизации расплава со скоростью охлаждения, обеспечивающей формирование литой структуры с размером дендритной ячейки не более 60 мкм.
в) горячую прокатку литой заготовки до получения деформированного полуфабриката конечного или промежуточного сечения при начальной температуре заготовки не выше 520°C со степенью деформации до 60%;
при этом получают деформированный полуфабрикат со структурой, представляющей собой алюминиевую матрицу с распределенными в ней, по меньшей мере, одним выбранным легирующим элементом и эвтектическими частицами с поперечным размером не более 3 мкм.
В частном исполнении после горячей прокатки дополнительно проводят по меньшей мере одну из следующих операций:
- прессование в интервале температур 300-500°C путем прохождения заготовки через матрицу;
- закалку в воду полученного деформированного полуфабриката с температурой не ниже 450°C.
Прокатка после прессования может быть проведена при комнатной температуре (порядка 23-27°C). Прокатку прессованного изделия также можно осуществлять путем прохождения через ряд прокатных клетей.
Целесообразно готовить расплав, содержащий следующие легирующие элементы, масс. %: железо 0,08-0,25; цирконий до 0,26; кремний 0,05-11,5; магний до 0,6; стронций до 0,02.
Для получения термостойкого деформированного полуфабриката с рабочей температурой до 300°C, целесообразно готовить расплав, содержащий железо и, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы цирконий и скандий.
Для получения деформированного полуфабриката с пределом прочности на разрыв не ниже 300 МПа, целесообразно готовить расплав, содержащий железо, кремний и магний.
Для получения деформированного полуфабриката для изготовления сварочной проволоки целесообразно готовить расплав, содержащий железо, и по меньшей мере один элемент из группы, содержащей кремний, цирконий, марганец, стронций и скандий.
Для получения деформированного полуфабриката для изготовления тонкой проволоки целесообразно готовить расплав, содержащий железо и, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей никель, медь и кремний.
Подробное описание сущности изобретения
Обоснование заявляемых технологических параметров способа получения деформированных из данного сплава приведено ниже.
В зависимости от требований к конечному уровню характеристик расплав будет содержать железо и, по меньшей мере, один элемент из группы: Zr, Si, Mg, Ni, Sc, в частности: а) для деформированного полуфабриката термостойкого применения (с рабочей температурой до 300°C) - железо и, по меньшей мере, один элемент из группы цирконий и скандий; б) для деформированного полуфабриката с повышенным уровнем прочностных свойств (не ниже 300 МПа) - железо, кремний и магний; в) для сварочной проволоки - железо, и по меньшей мере, один элемент из группы кремний, цирконий, марганец, кремний, стронций и скандий; г) для тонкой проволоки - железо и, по меньшей мере, один элемент из группы никель, медь и кремний.
Как известно размер структурных составляющих литой заготовки напрямую зависит от скорости охлаждения в интервале кристаллизации, в частности размер дендритной ячейки, эвтектические составляющие и т.д. Поэтому уменьшение скорости кристаллизации, при которой формирование дендритной ячейки ниже 60 мкм может привести к формированию грубых фаз эвтектического происхождения, что ухудшит технологичность при последующей деформационной обработке, следствием чего будет уменьшение общего уровня механических характеристик на тонких деформированных полуфабрикатов (в частности, на тонкой проволоке и тонких профилях). Кроме того, снижение скорости охлаждения ниже требуемой, не обеспечит формирование пересыщенного твердого раствора при кристаллизации заготовки, в частности по содержанию циркония, что негативно отразится на конечном уровне физико-механических характеристик деформированных полуфабрикатов.
Если температура прокатки исходной заготовки будет превышать 550°C, то в деформируемом сплаве могут протекать динамические процессы рекристаллизации, что может отрицательно отразиться на общем уровне прочностных характеристик полученного полуфабриката для дальнейшего использования.
Для деформируемых сплавов, содержащих цирконий, температура исходной заготовки не должна превышать 450°C, в противном случае в структуре могут сформироваться грубые вторичные выделения фазы Al3Zr (Ll2) или вторичные выделения фазы Al3Zr (D023).
Если температура прессования прокатанной заготовки будет превышать 520°C, то в деформируемом сплаве могут протекать динамические процессы рекристаллизации, что может отрицательно отразиться на общем уровне прочностных характеристик. Если температура прессования прокатанной заготовки будет ниже 400°C, то возможно снижение технологичности при прессовании.
Снижение температуры при закалке ниже 450°C приведет к преждевременному распаду алюминиевого твердого раствора, что негативно отразится на конечном уровне прочностных свойств.
Примеры конкретного осуществления предложенного способа приведены ниже.
Способ получения литой заготовки влияет на параметры структуры для сплавов системы Al-Zr, в меньшей степени для других систем. В частности, для сплавов системы Al-Zr весь цирконий должен войти в алюминиевый твердый раствор, что достигается путем:
1) повышением температуры выше ликвидуса для системы Al-Zr; и
2) скоростью охлаждения при кристаллизации.
Напрямую скорость охлаждения на промышленной установке измерить практически нельзя, но скорость охлаждения имеет прямую корреляцию с дендритной ячейкой, для этого данный параметр как раз и вводится как критерий.
Пример 1
Из сплава типа системы Al-Zr, содержащего 0,26% Zr, 0,24% Fe и 0,06% Si (масс. %), в лабораторных условиях были получены литые заготовки (с площадью поперечного сечения 1520 мм2) при различных условиях кристаллизации. Условия кристаллизации варьировались нагревом изложницы. Температура литья для всех вариантов составляла 760°C.
С использованием металлографического анализа (сканирующая электронная микроскопия) выполнялась оценка структуры литых заготовок и деформированных прутков диаметром 9,5 мм, полученных прокаткой. Начальная температура литой заготовки перед прокаткой составляла 500°C. Результаты измерений представлены в таблице 1.
(Al) - алюминиевый твердый раствор;
Al3Zr (D023) - первичные кристаллы фазы Al3Zr с решеткой типа D023;
* - ввиду наличия первичных кристаллов заготовки не прокатывались
Из результатов, представленных в таблице 1, следует, что при литье заготовок со скоростью охлаждении 5°C/с и менее в структуре Al-Zr сплава формируются первичные кристаллы фазы Al3Zr (D023), что является неустранимым структурным браком.
Как видно из таблицы 1, только при скорости охлаждения 7°C/с и более в интервале кристаллизации структура заготовки представляет собой алюминиевый твердый раствор (Al) на фоне которого распределены прожилки Fe-содержащих эвтектических фаз с размером 3,8 мкм и менее.
Для оценки технологично при деформации из заготовок №№3-6 (таблица 1) была получена катанка диаметром 9,5 мм, из которой была получена тонкая проволока диаметром 0,5 мм. Результаты технологичности при волочении и определение механических свойств проволоки после отжига приведено в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, только при скорости охлаждения 11°C/с и выше, при которой формируются эвтектические частицы Fe-содержащих, обеспечивается высокая технологичность при волочении тонкой проволоки диаметром 0,5 мм. Высокая технологичность обеспечивается достижением размера частиц Fe-содержащей фазы, максимальный размер которых не превышает 3,1 мкм.
Пример 2
Из сплава, содержащего 11,5% Si, 0,02% Sr и 0,08% Fe (масс. %) с использованием последовательных операций прокатки и прессования были получены деформированные полуфабрикаты в виде прутков диаметром 12 мм. Исходные сечение литых заготовок представляли 1080, 1600 и 2820 мм2. Прокатка литой заготовки и прессование прокатанной заготовки выполнялась при различных температурах. Параметры прокатки и прессования представлены в таблице 3.
* - небольшие трещины при прокате
Пример 3
Из сплава, содержащего Al - 0,6% Mg - 0,5% Si - 0,25% Fe, были получены прутки с использованием различных схем деформации: прокатка, прессование и совмещенная схема прокатка и прессования. В таблице 4 приведен сравнительный анализ механических свойств на разрыв. Сечение исходной заготовки составляло 960 мм2. Температура прокатки и прессования составляла 450°C. Конечный диаметр прутка после деформации составлял 10 мм. Испытания проводились после 48 часов вылеживания образцов. Расчетная длина при испытании на разрыв составляла 200 мм.
Из представленных результатов следует, что наилучшие значения относительного удлинения (8) достигаются при использовании прессования или совмещенного процесса прессования и прокатки. Разница в значениях относительного удлинения в этом случае достигается в формировании тонкой структуры при прокатке и прессовании, в частности после прессования реализуется полигонизованная структура со средним размером субзерен не более 150 нм, в отличие от прокатки, где токая структура преимущественно представлена ячеистой структурой.
Пример 4
Из сплава, содержащего Al - 0,45% Mg - 0,4% Si - 0,25% Fe (обозначение 1) и Al - 0,6% Mg - 0,6% Si - 0,25% Fe (обозначение 2) в таблице 5, были получены прутки с использованием совмещенной схемы прокатки и прессования с использованием различных режимов. Температура прокатки и прессования приведены в таблице 5. Сечение исходной заготовки 960 мм2. Степень деформации при прокатке - 50%. Степень деформации при прессовании составляла - 80%. Полученные прутки при выходе из пресса интенсивно охлаждали водой для получения пересыщенного твердого раствора легирующими элементами. Сечение исходной заготовки составляло 960 мм2. Температура прокатки и прессования варьировался в интервале от 520-420°C, что позволило получить различные температуры прессованной заготовки. Потери температуры при прокатке прессовании составляли от 20 до 40°C. Конечный диаметр прутка после деформации составлял 10 мм. Испытания проводились после 48 часов вылеживания образцов. Расчетная длина при испытании на разрыв составляла 200 мм.
В таблице 5 приведен сравнительный анализ относительного удлинения и удельного электрического сопротивления. По значениям удельного электрического сопротивления судили о распаде алюминиевого твердого раствора (пересыщенному состоянию для рассматриваемых сплавов 1 и 2 соответствует значение 32,5±0,3 и 33,1±0,3 мкОм*мм соответственно).
Из результатов, представленных в таблице 5 видно, что для достижения пересыщенного раствора после прессования и интенсивного охлаждения водой, температура исходной заготовки должна составлять около 520°C, а после прессования температура заготовки не ниже 490°C, что в случае использования закалки обеспечивает возможность достижения на прессованной заготовке пересыщенного алюминиевого раствора.
Пример 5
Из технического алюминия, содержащего 0,24% Fe и 0,06% Si (масс. %) с использованием совмещенного процесса прокатки и прессования была получена катанка диаметром 9,5 мм. Технологический процесс получения катанки предусматривал следующие операции:
- непрерывное литье заготовки со скоростью охлаждения, обеспечивающей формирование дендритной ячейки со средним размером около 30 мкм. При этом структура литой заготовки представляла собой алюминиевый раствор на фоне которого распределены эвтектические прожилки Fe-содержащей фазы с максимальным размером не более 1,5 мкм.
- горячая прокатка при начальной температуре литой заготовки около 400°C со степенью деформации 50%;
- последующее прессование заготовки со степенью деформации 78% до прутка 15 мм
- последующая прокатка прутка до катанки 9,5 мм.
В таблице 6 приведен сравнительный анализ механических свойств на разрыв катанки, полученной при совмещенном процессе и с использованием традиционной агрегатов схемы непрерывного получения катанки на литейно-прокатных агрегатах ВНИИМЕТМАШ.
Повышенное значение относительного удлинение на заготовках полученных совмещенным способом обеспечивает на 25% более высокие значения относительного удлинения по сравнению с традиционным способом получения катанки.
Пример 6
Из прутков диаметром 12 мм, полученных с использованием совмещенного процесса прокатки и прессования, была получена проволока диаметром 3,2 мм. Исходное сечение заготовки составляло 1520 мм2. Степень деформации при прокатке составляла 45%, а при прессовании 86%. Полученную прутки диаметром 12 мм термически обрабатывали при температуре 375°C в течение 150 часов из которой в последствии и получали проволоку.
Оценку потери свойств проводили после отжига проволоки при температуре 400°C в течение 1 часа и рассчитывали из соотношения:
Δσ=(σисх-σотж)/σисх⋅100%, где
σисх - исходный уровень временного сопротивления проволоки
σотж - уровень временного сопротивления проволоки после отжига при 400°C в течение 1 часа.
Таблица 7
* - Точность поддержания температуры заготовки в технологическом процессе составляла 10°C.
Из результатов представленных в таблице 7 видно, что при высоких температурах литой заготовки потеря свойств составляет более 12%, что связано с неконтролируемым и неравномерным (веерным) процессом распада алюминиевого твердого раствора с частичным образованием фазы Al3Zr уже в процессе деформационной обработки. При понижении температуры неравномерный распад не наблюдался. При понижении температуры ниже 300°C, проволока характеризовалась более высокими
значениями временного сопротивления разрыву, что приводило к большему падению прочностных свойств при отжиге.
Claims (16)
1. Способ получения деформированного полуфабриката из сплава на основе алюминия, включающий следующие стадии:
а) приготовления расплава на основе алюминия, содержащего железо и по меньшей мере один легирующий элемент, выбранный из группы, содержащей цирконий, кремний, магний, медь, скандий, стронций, марганец и никель;
б) получения литой заготовки непрерывной длины путем кристаллизации расплава со скоростью охлаждения, обеспечивающей формирование литой структуры с размером дендритной ячейки не более 60 мкм;
в) горячую прокатку литой заготовки до получения деформированного полуфабриката конечного или промежуточного сечения при начальной температуре заготовки не выше 520°C со степенью деформации до 60%;
при этом получают деформированный полуфабрикат со структурой, представляющей собой алюминиевую матрицу с распределенными в ней по меньшей мере одним выбранным легирующим элементом и эвтектическими частицами с поперечным размером не более 3 мкм.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после горячей прокатки дополнительно проводят по меньшей мере одну из следующих операций:
- прессование в интервале температур 300-500°C путем прохождения заготовки через матрицу;
- закалку в воду полученного деформированного полуфабриката с температурой не ниже 450°C;
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что после прессования осуществляют прокатку при комнатной температуре.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что прокатку прессованного изделия осуществляют путем прохождения через ряд прокатных клетей.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что готовят расплав, содержащий следующие легирующие элементы, мас. %:
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения термостойкого деформированного полуфабриката с рабочей температурой до 300°C готовят расплав, содержащий железо и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы цирконий и скандий.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения деформированного полуфабриката с пределом прочности на разрыв не ниже 300 МПа готовят расплав, содержащий железо, кремний и магний.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения деформированного полуфабриката для изготовления сварочной проволоки готовят расплав, содержащий железо и по меньшей мере один элемент из группы, содержащей кремний, цирконий, марганец, стронций и скандий.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения деформированного полуфабриката для изготовления тонкой проволоки готовят расплав, содержащий железо и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, содержащей никель, медь и кремний.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2016/000655 WO2018063024A1 (ru) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2669957C1 true RU2669957C1 (ru) | 2018-10-17 |
Family
ID=61760644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017113260A RU2669957C1 (ru) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20190249284A1 (ru) |
| EP (1) | EP3521479A4 (ru) |
| JP (2) | JP2019534380A (ru) |
| KR (1) | KR102393119B1 (ru) |
| CN (1) | CN109790612B (ru) |
| AU (1) | AU2016424982A1 (ru) |
| BR (1) | BR112019006573B8 (ru) |
| CA (1) | CA3032801C (ru) |
| EA (1) | EA037441B1 (ru) |
| MX (1) | MX2019003681A (ru) |
| RU (1) | RU2669957C1 (ru) |
| WO (1) | WO2018063024A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA201902685B (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778037C1 (ru) * | 2022-04-22 | 2022-08-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения термостойкой высокопрочной проволоки из алюминиевого сплава |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110983126B (zh) * | 2020-01-10 | 2021-06-04 | 广西百矿润泰铝业有限公司 | 一种汽车用5754合金铝板的制备方法 |
| US11851758B2 (en) * | 2021-04-20 | 2023-12-26 | Applied Materials, Inc. | Fabrication of a high temperature showerhead |
| CN114592147B (zh) * | 2022-03-10 | 2023-01-31 | 广东凤铝铝业有限公司 | 一种铝合金型材及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3934446A (en) * | 1974-04-16 | 1976-01-27 | Betzalel Avitzur | Methods of and apparatus for production of wire |
| US4533784A (en) * | 1983-07-29 | 1985-08-06 | Minnesota Mining And Manufacturing Co. | Sheet material for and a cable having an extensible electrical shield |
| US4624717A (en) * | 1983-03-31 | 1986-11-25 | Alcan International Limited | Aluminum alloy heat treatment |
| RU2111826C1 (ru) * | 1996-07-24 | 1998-05-27 | Виктор Макарьевич Живодеров | Способ литья алюминиевых сплавов, алюминиевый сплав и способ производства из него промежуточных изделий |
| US20130334091A1 (en) * | 2012-06-15 | 2013-12-19 | Alcoa Inc. | Aluminum alloys and methods for producing the same |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3613767A (en) * | 1969-05-13 | 1971-10-19 | Southwire Co | Continuous casting and rolling of 6201 aluminum alloy |
| US3958987A (en) * | 1975-03-17 | 1976-05-25 | Southwire Company | Aluminum iron cobalt silicon alloy and method of preparation thereof |
| GB1442094A (en) * | 1974-03-12 | 1976-07-07 | Council Scient Ind Res | Manufacture of an aluminium alloy conductor for electrical appliacations |
| GB1571512A (en) * | 1975-11-18 | 1980-07-16 | Southwire Co | Method and apparatus for manufacturing an aluminum alloy electrical conductor |
| US4234359A (en) * | 1978-01-19 | 1980-11-18 | Southwire Company | Method for manufacturing an aluminum alloy electrical conductor |
| US5123973A (en) * | 1991-02-26 | 1992-06-23 | Aluminum Company Of America | Aluminum alloy extrusion and method of producing |
| US5522950A (en) * | 1993-03-22 | 1996-06-04 | Aluminum Company Of America | Substantially lead-free 6XXX aluminum alloy |
| US5681405A (en) * | 1995-03-09 | 1997-10-28 | Golden Aluminum Company | Method for making an improved aluminum alloy sheet product |
| WO1999032239A1 (en) * | 1997-12-19 | 1999-07-01 | Technalum Research, Inc. | Process and apparatus for the production of cold rolled profiles from continuously cast rod |
| US6238497B1 (en) * | 1998-07-23 | 2001-05-29 | Alcan International Limited | High thermal conductivity aluminum fin alloys |
| IL156386A0 (en) * | 2000-12-21 | 2004-01-04 | Alcoa Inc | Aluminum alloy products and artificial aging method |
| JP4065763B2 (ja) * | 2002-11-12 | 2008-03-26 | 住友電気工業株式会社 | 切削性に優れたアルミニウム合金圧延材およびその製造方法 |
| EP1441041A1 (de) * | 2003-01-16 | 2004-07-28 | Alcan Technology & Management Ltd. | Aluminiumlegierung mit hoher Festigkeit und geringer Abschreckempfindlichkeit |
| US20060042727A1 (en) * | 2004-08-27 | 2006-03-02 | Zhong Li | Aluminum automotive structural members |
| JP4787885B2 (ja) * | 2008-08-11 | 2011-10-05 | 住友電気工業株式会社 | ワイヤーハーネス用電線、及び自動車用ワイヤーハーネス |
| JP2010163677A (ja) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Furukawa Electric Co Ltd:The | アルミニウム合金線材 |
| WO2012011513A1 (ja) * | 2010-07-20 | 2012-01-26 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金導体およびその製造方法 |
| EP2698216B1 (en) * | 2012-08-16 | 2021-03-31 | Arconic Technologies LLC | Method for manufacturing an aluminium alloy intended to be used in automotive manufacturing |
| US9587298B2 (en) * | 2013-02-19 | 2017-03-07 | Arconic Inc. | Heat treatable aluminum alloys having magnesium and zinc and methods for producing the same |
| EP3115473B1 (en) * | 2014-03-06 | 2020-07-15 | Furukawa Electric Co. Ltd. | Aluminum alloy wire, aluminum alloy strand wire, coated electric wire, wire harness, process for producing aluminum alloy wire, and method for examining aluminum alloy wire |
| CN104694797A (zh) * | 2015-03-17 | 2015-06-10 | 中南大学 | 一种Al-Mg-Zn合金 |
-
2016
- 2016-09-30 MX MX2019003681A patent/MX2019003681A/es unknown
- 2016-09-30 US US16/338,428 patent/US20190249284A1/en active Pending
- 2016-09-30 AU AU2016424982A patent/AU2016424982A1/en active Pending
- 2016-09-30 RU RU2017113260A patent/RU2669957C1/ru active
- 2016-09-30 KR KR1020197011848A patent/KR102393119B1/ko active IP Right Grant
- 2016-09-30 EA EA201900046A patent/EA037441B1/ru unknown
- 2016-09-30 JP JP2019517210A patent/JP2019534380A/ja active Pending
- 2016-09-30 CA CA3032801A patent/CA3032801C/en active Active
- 2016-09-30 CN CN201680089554.0A patent/CN109790612B/zh active Active
- 2016-09-30 WO PCT/RU2016/000655 patent/WO2018063024A1/ru unknown
- 2016-09-30 BR BR112019006573A patent/BR112019006573B8/pt active IP Right Grant
- 2016-09-30 EP EP16917843.1A patent/EP3521479A4/en active Pending
-
2019
- 2019-04-29 ZA ZA2019/02685A patent/ZA201902685B/en unknown
-
2021
- 2021-05-25 JP JP2021087519A patent/JP7350805B2/ja active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3934446A (en) * | 1974-04-16 | 1976-01-27 | Betzalel Avitzur | Methods of and apparatus for production of wire |
| US4624717A (en) * | 1983-03-31 | 1986-11-25 | Alcan International Limited | Aluminum alloy heat treatment |
| US4533784A (en) * | 1983-07-29 | 1985-08-06 | Minnesota Mining And Manufacturing Co. | Sheet material for and a cable having an extensible electrical shield |
| RU2111826C1 (ru) * | 1996-07-24 | 1998-05-27 | Виктор Макарьевич Живодеров | Способ литья алюминиевых сплавов, алюминиевый сплав и способ производства из него промежуточных изделий |
| US20130334091A1 (en) * | 2012-06-15 | 2013-12-19 | Alcoa Inc. | Aluminum alloys and methods for producing the same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778037C1 (ru) * | 2022-04-22 | 2022-08-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения термостойкой высокопрочной проволоки из алюминиевого сплава |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2016424982A1 (en) | 2019-04-11 |
| CA3032801C (en) | 2021-03-23 |
| ZA201902685B (en) | 2020-01-29 |
| CN109790612B (zh) | 2021-10-22 |
| JP2019534380A (ja) | 2019-11-28 |
| EA201900046A1 (ru) | 2019-06-28 |
| MX2019003681A (es) | 2022-05-11 |
| EA037441B1 (ru) | 2021-03-29 |
| KR20190062467A (ko) | 2019-06-05 |
| BR112019006573A2 (pt) | 2019-07-02 |
| WO2018063024A1 (ru) | 2018-04-05 |
| BR112019006573B8 (pt) | 2022-01-04 |
| US20190249284A1 (en) | 2019-08-15 |
| BR112019006573B1 (pt) | 2021-08-31 |
| EP3521479A1 (en) | 2019-08-07 |
| EP3521479A4 (en) | 2020-03-25 |
| CA3032801A1 (en) | 2018-04-05 |
| CN109790612A (zh) | 2019-05-21 |
| JP2021130878A (ja) | 2021-09-09 |
| JP7350805B2 (ja) | 2023-09-26 |
| KR102393119B1 (ko) | 2022-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11186903B2 (en) | High strength products extruded from 6xxx aluminum alloys having excellent crash performance | |
| JP7350805B2 (ja) | アルミニウム基合金から変形半製品の製造方法 | |
| JP5530216B2 (ja) | 機械的特性に優れたマグネシウム合金鍛造材およびその製造方法 | |
| JP6860236B2 (ja) | マグネシウム基合金展伸材及びその製造方法 | |
| JP6860235B2 (ja) | マグネシウム基合金展伸材及びその製造方法 | |
| JP6010454B2 (ja) | アルミニウム合金線 | |
| RU2446222C1 (ru) | Термостойкий сплав на основе алюминия и способ получения из него деформированных полуфабрикатов | |
| JP6126235B2 (ja) | 耐熱性アルミニウムベース合金を変形させてなる半製品およびその製造方法 | |
| JP2016505713A5 (ru) | ||
| JP2009249647A (ja) | 高温でのクリープ特性に優れたマグネシウム合金およびその製造方法 | |
| CN101815801A (zh) | 变形镁合金 | |
| WO2018088351A1 (ja) | アルミニウム合金押出材 | |
| RU2667271C1 (ru) | Термостойкий проводниковый ультрамелкозернистый алюминиевый сплав и способ его получения | |
| EP3486340B1 (en) | Aluminum alloy plastic working material and production method therefor | |
| CA2942043C (en) | Aluminum alloy composition and method | |
| RU2657678C1 (ru) | Способ получения катанки из термостойкого сплава на основе алюминия | |
| RU2497971C1 (ru) | МОДИФИЦИРУЮЩИЙ ЛИГАТУРНЫЙ ПРУТОК Ai-Sc-Zr | |
| RU2743079C1 (ru) | Деформируемый алюминиевый сплав на основе системы Al-Mg-Sc-Zr с добавками Er и Yb (варианты) | |
| RU2579861C1 (ru) | Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплава на основе алюминия | |
| Mamzurina et al. | Deformation Behavior, Microstructure and Mechanical Properties of new Al–Cu–Yb (Gd)–Mg–Mn–Zr Alloys | |
| RU2480300C1 (ru) | СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ ИЗ СВЕРХПРОЧНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Al-Zn-Mg-Cu |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TC4A | Change in inventorship |
Effective date: 20181121 |